مرحلات التحكم في الملف اللولبي ، كيف يعمل التتابع

المرحل هو جهاز كهربائي مصمم لتبديل الدوائر الكهربائية (تغيير قيم الخرج فجأة) لتغييرات معينة في قيم المدخلات الكهربائية أو غير الكهربائية.

تُستخدم عناصر الترحيل (المرحلات) على نطاق واسع في دوائر التحكم والأتمتة لأنه يمكن استخدامها للتحكم في طاقات الإخراج الكبيرة بإشارات إدخال طاقة منخفضة ؛ بكمل العمليات المنطقية؛ إنشاء أجهزة ترحيل متعددة الوظائف ؛ للقيام بتبديل الدوائر الكهربائية ؛ لإصلاح انحرافات المعلمة الخاضعة للرقابة من المستوى المحدد ؛ يؤدي وظائف عنصر الذاكرة ، وما إلى ذلك.

تم اختراع التتابع الأول بواسطة American J. Henry في عام 1831 واستنادًا إلى مبدأ التشغيل الكهرومغناطيسي ، تجدر الإشارة إلى أن التتابع الأول لم يكن مرحل تبديل ، ولكن تم اختراع تتابع التبديل الأول بواسطة American S.بريز مورس في عام 1837 ، والذي استخدم فيما بعد جهاز التلغراف ... تأتي كلمة ريلاي من التتابع الإنجليزي ، مما يعني تغيير خيول ما بعد المتعبة في المحطات أو تمرير العصا (العصا) إلى رياضي متعب.

تصنيف التتابع

يتم تصنيف المرحلات وفقًا لمعايير مختلفة: وفقًا لنوع الكميات الفيزيائية المدخلة التي تتفاعل معها ؛ من خلال الوظائف التي يؤدونها في أنظمة الإدارة ؛ حسب التصميم ، إلخ. وفقًا لنوع الكميات الفيزيائية ، يتم تمييز الكهرباء والميكانيكية والحرارية والبصرية والمغناطيسية والصوتية وما إلى ذلك. تناوب. وتجدر الإشارة إلى أن المرحل يمكن أن يستجيب ليس فقط لقيمة كمية معينة ، ولكن أيضًا للاختلاف في القيم (المرحلات التفاضلية) ، أو للتغيير في علامة الكمية (المرحلات المستقطبة) ، أو معدل تغير كمية المدخلات.

جهاز الترحيل

يتكون المرحل عادة من ثلاثة عناصر وظيفية رئيسية: المعنى ، الوسيط والتنفيذي.

يدرك عنصر الإدراك (الأساسي) الكمية الخاضعة للرقابة ويحولها إلى كمية مادية أخرى.

يقارن العنصر الوسيط قيمة هذه القيمة بنقطة الضبط وعندما يتم تجاوزها ، ينقل الإجراء الأول إلى محرك الأقراص.

يقوم المشغل بنقل التأثير من المرحل إلى الدوائر التي يتم التحكم فيها. يمكن التعبير عن كل هذه العناصر أو دمجها مع بعضها البعض.

يمكن أن يكون للعنصر الحساس ، اعتمادًا على الغرض من المرحل ونوع الكمية المادية التي يستجيب لها ، تصميمًا مختلفًا ، سواء من حيث مبدأ التشغيل أو من حيث الجهاز.على سبيل المثال ، في مرحل التيار الزائد أو مرحل الجهد ، يتكون العنصر الحساس على شكل مغناطيس كهربائي ، في مفتاح ضغط - على شكل غشاء أو كم ، في مفتاح مستوى - في عوامة ، إلخ.

بواسطة جهاز محرك الأقراص ، يتم تقسيم المرحلات إلى تلامس وعدم اتصال.

تعمل مرحلات الاتصال على الدائرة التي يتم التحكم فيها عن طريق التلامس الكهربائي ، حيث تتيح حالتها المغلقة أو المفتوحة توفير دائرة قصر كاملة أو انقطاع ميكانيكي كامل لدائرة الإخراج.

تؤثر المرحلات غير التلامسية على الدائرة المتحكم بها من خلال تغيير مفاجئ (مفاجئ) في معلمات الدوائر الكهربائية الناتجة (المقاومة ، الحث ، السعة) أو تغيير مستوى الجهد (التيار).

خصائص التتابع

يتم تحديد الخصائص الرئيسية للمرحل من خلال التبعيات بين معلمات كميات المخرجات والمدخلات.

تتميز الخصائص الرئيسية التالية للتتابع.

1. حجم تشغيل الترحيل Xcr - قيمة معلمة قيمة الإدخال التي يتم تشغيل التتابع عندها. عندما X <Xav ، تكون قيمة الإخراج مساوية لـ Umin ، عندما تتغير قيمة Y فجأة من Umin إلى Umax ويتم تشغيل التتابع. تسمى قيمة القبول التي يتم من خلالها ضبط الترحيل بنقطة الضبط.

2. ترحيل قوة التشغيل Psr - الحد الأدنى من القوة التي يجب توفيرها للعضو المستقبل لنقله من حالة الراحة إلى حالة التشغيل.

3. القدرة الخاضعة للتحكم Rupr - الطاقة التي يتم التحكم فيها بواسطة عناصر التحويل الخاصة بالمرحل في عملية التحويل.فيما يتعلق بقدرة التحكم ، يتم التمييز بين المرحلات للدوائر منخفضة الطاقة (حتى 25 واط) ، والمرحلات للدوائر ذات القدرة المتوسطة (حتى 100 واط) والمرحلات للدوائر عالية الطاقة (أكثر من 100 واط) ، والتي تنتمي إلى مرحلات الطاقة وتسمى الموصلات.

4. وقت استجابة الترحيل tav - الفاصل الزمني من إشارة Xav إلى إدخال الترحيل إلى بداية الإجراء على الدائرة المتحكم فيها. وفقًا لوقت الاستجابة ، هناك مرحلات عادية وعالية السرعة ومتأخرة ومرحلات الوقت. عادةً للمرحلات العادية tav = 50 ... 150 مللي ثانية ، للمرحلات عالية السرعة tav 1 s.

مبدأ التشغيل وجهاز المرحلات الكهرومغناطيسية

نظرًا لمبدأ التشغيل البسيط والموثوقية العالية ، تُستخدم المرحلات الكهرومغناطيسية على نطاق واسع في أنظمة الأتمتة وفي أنظمة حماية التركيبات الكهربائية. تنقسم المرحلات الكهرومغناطيسية إلى مرحلات DC و AC. تنقسم مرحلات التيار المستمر إلى محايد ومستقطب. تستجيب المرحلات المحايدة بالتساوي للتيار المباشر في كلا الاتجاهين المتدفق عبر ملفها ، وتستجيب المرحلات المستقطبة لقطبية إشارة التحكم.

يعتمد تشغيل المرحلات الكهرومغناطيسية على استخدام القوى الكهرومغناطيسية التي تنشأ في قلب معدني عندما يمر التيار عبر لفات ملفه. يتم تثبيت أجزاء الترحيل على القاعدة ومغطاة بغطاء. يتم تثبيت المحرك المتحرك (اللوحة) مع جهة اتصال واحدة أو أكثر فوق قلب المغناطيس الكهربائي. في المقابل توجد جهات الاتصال الثابتة المقترنة المقابلة.

في الموضع الأولي ، يتم تثبيت المرساة بواسطة زنبرك. عندما يتم تطبيق الجهد ، يجذب المغناطيس الكهربائي المحرك ، ويتغلب على قوته ويغلق أو يفتح جهات الاتصال ، اعتمادًا على تصميم المرحل.بعد إزالة الطاقة ، يعيد الزنبرك المحرك إلى موضعه الأصلي. قد تحتوي بعض الطرز على مكونات إلكترونية مدمجة. هذا هو المقاوم المتصل بملف الملف من أجل تشغيل مرحل أوضح ، أو / ومكثف موازٍ لجهات الاتصال لتقليل الانحناء والضوضاء.

الدائرة التي يتم التحكم فيها غير متصلة كهربائيًا بأي شكل من الأشكال بدائرة التحكم ؛ علاوة على ذلك ، في الدائرة التي يتم التحكم فيها ، يمكن أن تكون قيمة التيار أعلى بكثير مما هي عليه في دائرة التحكم. أي أن المرحلات تعمل بشكل أساسي كمضخم للتيار والجهد والطاقة في الدائرة الكهربائية.

تعمل مرحلات التيار المتردد عندما يتم تطبيق تيار بتردد معين على ملفاتها ، أي أن المصدر الرئيسي للطاقة هو شبكة التيار المتردد. يتشابه بناء مرحل التيار المتردد مع مرحل التيار المستمر ، إلا أن القلب وحديد التسليح مصنوعان من صفائح فولاذية كهربائية لتقليل خسائر التباطؤ و التيارات إيدي.

مزايا وعيوب المرحلات الكهرومغناطيسية

يحتوي الترحيل الكهرومغناطيسي على عدد من المزايا التي لا يتمتع بها منافسو أشباه الموصلات:

• القدرة على تبديل الأحمال حتى 4 كيلو واط مع حجم مرحل أقل من 10 سم 3 ؛
• مقاومة اندفاعات الاندفاع والاضطرابات المدمرة الناتجة عن تفريغ البرق ونتيجة لعمليات التبديل في الهندسة الكهربائية عالية الجهد ؛
• عزل كهربائي استثنائي بين دائرة التحكم (الملف) ومجموعة الاتصال - أحدث معيار 5 كيلو فولت هو حلم بعيد المنال بالنسبة لغالبية مفاتيح أشباه الموصلات ؛
• انخفاض الجهد المنخفض عبر جهات الاتصال المغلقة ، ونتيجة لذلك ، توليد حرارة منخفضة: عند تبديل تيار 10 أ ، يتبدد مرحل صغير إجمالي أقل من 0.5 وات عبر الملف والتلامس ، بينما ينبعث مرحل التيرستورات أكثر من 15 وات إلى الغلاف الجوي ، والذي يتطلب أولاً تبريدًا مكثفًا ، وثانيًا ، يؤدي إلى تفاقم تأثير الاحتباس الحراري على الكوكب ؛
• تكلفة منخفضة للغاية للمرحلات الكهرومغناطيسية مقارنة بمفاتيح الحالة الصلبة

بالإشارة إلى مزايا الميكانيكا الكهروميكانيكية ، نلاحظ أيضًا عيوب المرحل: سرعة تشغيل منخفضة ، وموارد كهربائية وميكانيكية محدودة (رغم أنها كبيرة جدًا) ، وإنشاء تداخل لاسلكي عند إغلاق وفتح جهات الاتصال ، وأخيراً ، الخاصية الأخيرة وغير السارة - مشاكل في تبديل الأحمال الاستقرائية وأحمال التيار المستمر ذات الجهد العالي.

من الممارسات النموذجية للتطبيق للمرحلات الكهرومغناطيسية عالية الطاقة تبديل الأحمال عند 220 فولت تيار متردد أو 5 إلى 24 فولت تيار مستمر عند تبديل التيارات حتى 10-16 أ. من الطاقة الكهربائية في النطاق من 1 واط إلى 2-3 كيلو واط.

المرحلات الكهرومغناطيسية المستقطبة

نوع واحد من التتابع الكهرومغناطيسي هو مرحل كهرومغناطيسي مستقطب. يتمثل الاختلاف الرئيسي بينهما عن المرحلات المحايدة في القدرة على الاستجابة لقطبية إشارة التحكم.

سلسلة مرحلات التحكم الكهرومغناطيسي الأكثر شيوعًا

سلسلة التتابع المتوسطة RPL. المرحلات مخصصة للاستخدام كمكونات في التركيبات الثابتة ، خاصة في دوائر التحكم للمحركات الكهربائية بجهد يصل إلى 440 فولت تيار مستمر وحتى 660 فولت تيار متردد بتردد 50 و 60 هرتز.المرحلات مناسبة للتشغيل في أنظمة التحكم باستخدام تقنية المعالجات الدقيقة حيث يكون ملف الإغلاق محاطًا بمحدد محدد أو بتحكم الثايرستور. إذا لزم الأمر ، يمكن تثبيت أحد العناصر التالية على التتابع الوسيط. الإضافات PKL و PVL... التيار الاسمي لجهات الاتصال - 16A

سلسلة التتابع المتوسطة RPU-2M. تم تصميم المرحلات الوسيطة RPU-2M للتشغيل في الدوائر الكهربائية للتحكم والأتمتة الصناعية للتيار المتردد بجهد يصل إلى 415 فولت وتردد 50 هرتز والتيار المباشر بجهد يصل إلى 220 فولت.

سلسلة الترحيل RPU-0 ، RPU-2 ، RPU-4. يتم إنتاج المرحلات مع ملفات الالتقاط DC للجهد 12 ، 24 ، 48 ، 60 ، 110 ، 220 فولت والتيارات من 0.4 - 10 أمبير وملفات التقاط التيار المتردد للجهد 12 ، 24 ، 36 ، 110 ، 127 ، 220 ، 230 ، 240 ، 380 والتيارات 1-10 A. Relay RPU-3 مع ملفات إمداد DC - للجهود 24 و 48 و 60 و 110 و 220 فولت.

تم تصميم سلسلة الترحيل الوسيطة RP-21 للاستخدام في دوائر التحكم لمحركات التيار الكهربائي المتردد بجهد يصل إلى 380 فولت وفي دوائر التيار المستمر بجهد يصل إلى 220 فولت. مرحلات RP-21 مجهزة بمآخذ لحام ، للدين. السكك الحديدية أو المسمار.

الخصائص الرئيسية لترحيل RP-21. نطاق جهد الإمداد ، V: DC - 6 ، 12 ، 24 ، 27 ، 48 ، 60 ، 110 تيار متردد بتردد 50 هرتز - 12 ، 24 ، 36 ، 40 ، 110 ، 127 ، 220 ، 230 ، 240 تيار متردد بتردد من 60 هرتز - 12 ، 24 ، 36 ، 48 ، 110 ، 220 ، 230 ، 240 جهد دائرة الاتصال المقنن ، V: مرحل التيار المستمر - 12 ... 220 ، مرحل التيار المتردد - 12 ... 380 التيار المقنن - 6.0 أمبير الكمية مغلقة. / استراحة / التبديل - 0 ... 4/0 ... 2/0 ... 4 المتانة الميكانيكية - 20 مليون دورة على الأقل.

مرحل كهرومغناطيسي DC سلسلة RES-6 كمرحل وسيط بجهد 80-300 فولت ، تبديل التيار 0.1 - 3 أمبير

كما أنها تستخدم كسلسلة وسيطة من المرحلات الكهرومغناطيسية RP-250 و RP-321 و RP-341 و RP-42 وعدد من المرحلات الأخرى التي يمكن استخدامها كمرحلات جهد.

كيفية اختيار التتابع الكهرومغناطيسي

يجب أن تكون الفولتية والتيارات التشغيلية في ملف الترحيل ضمن القيم المسموح بها. يؤدي الانخفاض في تيار التشغيل في الملف إلى انخفاض موثوقية الاتصال وزيادة ارتفاع درجة حرارة الملف ، وانخفاض موثوقية المرحل عند أقصى درجة حرارة موجبة مسموح بها.حتى العرض قصير الأجل مع زيادة جهد التشغيل لملف الترحيل أمر غير مرغوب فيه ، لأن هذا يسبب جهدًا ميكانيكيًا زائدًا في أجزاء من الدائرة المغناطيسية ومجموعات التلامس ، ويمكن أن يتسبب الجهد الكهربائي الزائد للملف عند فتح الدائرة في انهيار العزل.

عند اختيار طريقة تشغيل جهات اتصال الترحيل ، من الضروري مراعاة قيمة ونوع التيار المحول ، وطبيعة الحمل ، والعدد الإجمالي وتكرار التبديل.

عند تبديل الأحمال النشطة والاستقرائية ، فإن أصعب جهات الاتصال هي عملية فتح الدائرة ، لأنه في هذه الحالة ، بسبب تكوين تفريغ القوس ، يحدث التآكل الرئيسي لجهات الاتصال.

تبديل ريد ومرحلات القصب

الموصلات الكهرومغناطيسية

لفائف الاجهزة الكهربائية

كيفية إرجاع لفات لفائف الأجهزة الكهربائية إلى نوع مختلف من التيار

مفاتيح السفر والحد

الأجهزة الكهربائية المعيارية

أجهزة التحويل اليدوي. مفاتيح السكين

مفاتيح ومفاتيح الحزمة

قواطع الجهد العالي

تصنيف الاجهزة الكهربائية